Simulazione fluidodinamica e calcolo prestazioni su motore V12 Lamborghini con studio degli effetti del rapporto alesaggio/corsa.

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U

NIVERSITÀ DI

P

ISA

F

ACOLTÀ DI

I

NGEGNERIA

C

ORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN

INGEGNERIA

DEI VEICOLI TERRESTRI

Sintesi della tesi di laurea:

Simulazione fluidodinamica e calcolo prestazioni su motore

V12 Lamborghini con studio degli effetti

del rapporto alesaggio/corsa.

Relatori:

Prof. Ing. Roberto Gentili

Dipartimento di Energetica

Dott. Ing. Daniele Apparuti Dott. Ing. Luigi Taraborrelli

Automobili Lamborghini s.p.a Candidato:

Francesco Lo Presti

Dott. Ing. Ettore Musu

Dipartimento di Energetica

Sessione di Laurea del 20 Ottobre 2006

Anno Accademico 2005-2006

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1. Introduzione.

La simulazione termofluidodinamica monodimensionale, applicata ai motori a combustione interna, è uno strumento sempre più utilizzato in ambito industriale in quanto consente, in fase progettuale, di valutare la modifica di parametri caratteristici diminuendo il numero di prototipi da testare.

Benché sul mercato sia presente un certo numero di codici di calcolo, quali ad esempio WAVE (Ricardo Software), GTPower (Gamma Technologies), BOOST (AVL), la ricerca in questo campo è tutt’altro che conclusa. Accanto ai codici commerciali si trovano pertanto anche codici “da ricerca”, nei quali vengono applicati i concetti più avanzati di modellazione, a prezzo di una minore immediatezza di uso. Nel panorama della ricerca italiana, un ruolo preminente tra i codici da ricerca è occupato da Gasdyn, sviluppato presso il Dipartimento di Energetica del Politecnico di Milano.

Il codice Gasdyn è stato utilizzato in questa tesi che ha avuto come obiettivo l’incremento delle prestazioni del motore L537 V12 6500 cm3 Lamborghini. Nella prima fase del lavoro sono state condotte delle simulazioni atte a validare il modello numerico del suddetto motore. Utilizzando come base di confronto tale modello, sono state quindi analizzate tre configurazioni motore con diverso rapporto alesaggio/corsa al fine di valutare l’influenza di tale parametro sulle prestazioni. Inoltre, è stato effettuato uno studio sul miglioramento del coefficiente di riempimento, con diverse leggi di alzata delle valvole di aspirazione e scarico, lunghezze dei condotti di aspirazione e permeabilità del filtro aria.

Questo lavoro ha mostrato che agendo opportunamente sui parametri studiati si riescono ad ottenere sensibili incrementi di prestazioni rispetto alla configurazione di partenza.

2. Descrizione dell’attività svolta.

Dopo la prima fase di validazione del modello mediante confronto con i dati sperimentali, lo studio si è suddiviso in quattro gruppi di analisi.

Nella prima analisi condotta è stata effettuata un’ottimizzazione dell’attuale motore senza variare il rapporto alesaggio/corsa. Nella seconda analisi è stata aumentata la cilindrata incrementando la corsa del pistone e mantenendo l’alesaggio invariato. Nella terza l’aumento della cilindrata è stato ottenuto incrementando invece l’alesaggio e mantenendo invariata la corsa. Infine nell’ultima analisi è stato incrementato l’alesaggio e ridotta la corsa mantenendo invariata la cilindrata. Per tutte le analisi condotte è stato utilizzato come base di partenza il modello del motore V12 6500 cm3_{e sono state variate le leggi d’alzata delle valvole, la lunghezza condotti} d’aspirazione e le perdite di carico del filtro aria.

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Per comprendere il criterio con cui è stato organizzato lo studio, si può fare riferimento allo schema di fig.1.

Figura 1 – Schema di lavoro adottato per lo studio condotto.

2.1 Modellazione e validazione motore L537 V12 6500 cm3 Lamborghini.

Il motore L537, che equipaggia la Lamborghini Murciélago LP 640, è un dodici cilindri a V di 60° 6500 cm3. Le due bancate hanno sistemi di alimentazione e scarico separati, quindi possono essere considerate “fluidodinamicamente” indipendenti. Tale caratteristica consente di schematizzare solo una bancata e ottenere un modello meno oneroso dal punto di vista computazionale.

Il motore è dotato di un sistema di geometria variabile all’aspirazione (VIS) e di un sistema di fasatura variabile sia all’aspirazione che allo scarico (VVT).

Il sistema VIS, mediante l’apertura e la chiusura di due valvole a farfalla (una sul plenum e una sul condotto di by-pass, elementi 1 e 2 di fig. 2), consente tre diverse configurazioni del plenum. Ciascuna configurazione è idonea ad un determinato range di rotazione del motore. La lunghezza dei condotti d’aspirazione (elemento 3, fig. 2), invece, rimane fissa.

Il sistema di fasatura variabile (VVT) Lamborghini consente di variare, durante il funzionamento del motore, il diagramma della distribuzione, ovvero gli istanti di apertura e di chiusura delle valvole, attraverso due variatori di fase, uno all’aspirazione e uno allo scarico, mentre viene mantenuta fissa la durata angolare delle fasi di aspirazione e di scarico.

Nella figura 3 è mostrato il modello fluidodinamico realizzato con il codice GasDyn. L’elemento 5 schematizza il filtro aria ed è composto da un orifizio e da un volume; l’orifizio simula le perdite di carico dell’elemento filtrante, il volume invece schematizza la scatola filtro. Le due valvole a farfalla che comandano l’aspirazione sono gli elementi 4. Il plenum e il by-pass sono stati schematizzati rispettivamente con i condotti 1 e 2 e al centro di essi sono presenti le due valvole a farfalla che comandano il sistema VIS.

Per la validazione del modello, sono stati confrontati i dati sperimentali con quelli calcolati con il codice di calcolo. Sono riportati nelle figure 4 e 5 gli andamenti delle curve del coefficiente

Modellazione e validazione motore L537 V12 6500 cm3 Lamborghini Ottimizzazione motore L537 6500 cm3 Analisi incremento Corsa (Alesaggio cost.) Analisi incremento Alesaggio (Corsa cost.) Analisi incremento Alesaggio e riduzione Corsa

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di riempimento, di coppia e di potenza calcolati e misurati sperimentalmente.

Figura 3 − Modello del V12 Lamborghini.

Si può notare una buona corrispondenza tra i dati calcolati e quelli ottenuti sperimentalmente soprattutto agli alti regimi di rotazione (6000÷8000 giri/min). Ai regimi inferiori si nota una non perfetta corrispondenza in particolare nell’intorno di 4500 giri/min. Questa discrepanza è al momento in fase di studio in Lamborghini e si suppone sia da attribuirsi ad una non perfetta modellazione delle valvole a farfalla del sistema di aspirazione a geometria variabile.

I dati di potenza massima presentano un errore dell’1,5% tra valori calcolati e quelli effettivi. Per quanto riguarda la coppia massima le variazioni sono dell’1,8%.

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500

Giri motore (1/min)

Coppia (N m) 100 200 300 400 500 600 700 P o tenza (cv)

Coppia Calc. L537 VIS VVT On Coppia Sper. L537 VIS VVT On Potenza Calc. L537 VIS VVT On Potenza Sper. L537 VIS VVT On

2.2 Ottimizzazione motore L537 6500 cm3.

L’obiettivo di questa analisi è l’ottimizzazione del motore L537 6500 cm3 al fine di incrementare la potenza massima erogata. Per ottimizzare le prestazioni si è agito su componenti

Figura 2 − Schema sistema VIS (Configurazione CC).

Figura 5 − Confronto curve di coppia e potenza sperimentali e calcolate, motore L537.

Figura 4 − Confronto curve del coefficiente di riempimento sperimentale e calcolato, motore L537.

50 60 70 80 90 100 110 120 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500

VE %

L537 VIS VVT On Calcolate L537 VIS VVT On Sperimentali

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facilmente modificabili (camme aspirazione e scarico, lunghezza condotti aspirazione, filtro aria) lasciando inalterata la testata.

È stato migliorato il riempimento agli alti regimi aumentando l’area efficace (prodotto tra l’area geometrica ed il coefficiente d’efflusso) media delle valvole d’aspirazione, in modo da ridurre i valori dell’indice di Mach nella sezione di passaggio offerta dalle valvole. A tal fine sono state modificate le leggi d’apertura delle valvole incrementando di 1 mm l’alzata massima. Per mantenere le accelerazioni entro i limiti imposti dalla resistenza meccanica, si è dovuta aumentare anche l’ampiezza della fasatura di 11° di angolo motore, misurata a 1 mm di alzata. Anche la legge d’apertura delle valvole di scarico è stata modificata incrementando l’alzata massima di 0,5 mm. L’ampiezza della fasatura, misurata a 1 mm di alzata della valvola, è stata aumentatadi circa 10° di angolo motore.

Per incrementare ulteriormente i valori del coefficiente di riempimento agli alti regimi, è stata poi ottimizzata la lunghezza dei condotti d’aspirazione. Dall’analisi condotta è stata individuata una lunghezza dei condotti d’aspirazione inferiore di 35 mm rispetto a quella di partenza; tale modifica comporta anche l’incremento del regime di rotazione a cui si ottiene la potenza massima. L’ultima analisi effettuata consiste nell’aumento della permeabilità del filtro aria. Agendo opportunamente sull’elemento orifizio (elemento 5 di fig. 3) sono state ridotte le perdite del 20% al regime di potenza massima. Nelle figure 6 e 7 sono riportati gli andamenti del coefficiente di riempimento, di coppia e di potenza del motore L537 standard e ottimizzato. Per ogni analisi effettuata sono stati ottimizzati i sistemi VIS e VVT e i risultati mostrati (qui e nel resto della trattazione) sono stati ottenuti con entrambi i sistemi attivi.

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

C oppia (Nm) 100 200 300 400 500 600 700 Potenza (cv)

Coppia L537 camme asp/scar std

Coppia L537 camme ottim., runner-35mm, filtro più perm. Potenza L537 camme asp/scar std

Potenza L537 camme ottim., runner-35mm, filtro più perm.

Si è avuto, con le modifiche apportate, un incremento del coefficiente di riempimento agli alti regimi e un peggioramento ai bassi (fig. 6), ottenendo un aumento di potenza massima di 27 CV e una riduzione di coppia massima di 37 Nm.

Figura 7 − Andamento della coppia e della potenza motori L537 standard e L537 ottimizzato.

Figura 6 − Andamento del coefficiente di riempimento motori L537 standard e L537 ottimizzato.

50 60 70 80 90 100 110 120 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

VE

%

L537 Camme asp./scar. Std

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2.3 Analisi incremento corsa, alesaggio invariato (motore 6800 cm3 corsa lunga).

L’obiettivo della seconda analisi condotta è la valutazione delle prestazioni del motore L537 V12 6500 cm3 a seguito di un aumento della cilindrata ottenuto incrementando di 4 mm la corsa. La nuova cilindrata è 6800 cm3 e il nuovo rapporto alesaggio/corsa è 0,95 (quello del motore L537 era 0,99), mentre la velocità media del pistone, a 8000 giri/min, passa da 23,7 m/s a 24,8 m/s. Dopo aver incrementato la corsa è stata seguita la stessa procedura di ottimizzazione (modifica delle leggi di alzata delle valvole di aspirazione e scarico, lunghezza dei condotti d’aspirazione e riduzione delle perdite di carico del filtro aria). Le leggi d’alzata utilizzate coincidono con quelle della precedente analisi (par. 2.2), così come la riduzione delle perdite di carico del filtro; i condotti d’aspirazione invece sono stati accorciati di 10 mm rispetto alla configurazione di partenza.

Nelle figure 8 e 9 sono riportati gli andamenti del coefficiente di riempimento, di coppia e di potenza del motore L537 standard e del motore 6800 cm3.

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Coppia L537 Camme asp./scar. std

Coppia 6800cc Corsa Lunga,Camme ottim., Runner-10mm, Filtro più perm. Potenza L537 Camme asp./scar. std

Potenza 6800cc Corsa Lunga,Camme ottim., Runner-10mm, Filtro più perm.

L’aumento della corsa associata alla modifica delle leggi d’alzata valvola, della lunghezza dei condotti d’aspirazione (runner) e della permeabilità del filtro aria ha consentito di incrementare la potenza massima, rispetto al motore L537, di 30 CV a parità di regime di rotazione. Grazie alla maggiore cilindrata, tali vantaggi sono stati ottenuti a parità di coppia per i bassi e medi regimi.

Dall’andamento del coefficiente di riempimento (fig. 9) è possibile capire che il motore 6800 cm3_{corsa lunga presenta problemi di respirazione dopo i 7000 giri/min, inoltre l’incremento} della corsa comporta delle velocità medie del pistone più elevate, con un conseguente aumento delle sollecitazione meccaniche e delle pressioni di attrito. Tali risultati hanno quindi suggerito di analizzare gli effetti di un incremento dell’alesaggio.

Figura 9 − Andamento della coppia e della potenza

motori L537 standard 6800 cm3_{corsa lunga ottimizzato.}

Figura 8 − Andamento del coefficiente di riempimento

motori L537 standard e 6800 cm3_{corsa lunga ottimizzato.}

50 60 70 80 90 100 110 120 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

VE %

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2.4 Analisi incremento alesaggio, corsa invariata (motore 6800 cm3 corsa corta).

L’obiettivo della terza analisi è la valutazione dell’incremento di prestazioni a seguito di un aumento dell’alesaggio del motore L537 6500 cm3. L’aumentato è stato di 2 mm, e naturalmente ha consentito di aumentare anche la superficie a disposizione delle valvole, mentre la corsa è rimasta invariata. La cilindrata ottenuta è 6800 cm3 e il rapporto alesaggio/corsa è 1,01. Sono stati incrementati i diametri delle valvole di aspirazione e scarico con l’ipotesi di mantenere, per le valvole d’aspirazione, lo stesso indice di Mach ottenuto per il motore L537 a 8000 giri/min. Il diametro calcolato per le valvole d’aspirazione che consente di rispettare questa condizione è 1,1 mm maggiore di quello di partenza. Inoltre è stato testato anche un diametro valvola più piccolo (+0,8 mm) che corrisponde ad una configurazione delle valvole che permette di ottenere lo stesso rapporto Ingombro valvole/Alesaggio del motore L537.

Le valvole di scarico, invece, sono state dimensionate cercando di mantenere invariati i rapporti di proporzionalità (diametro valvola aspirazione/diametro valvola scarico) delle valvole del motore L537. Anche i diametri dei condotti d’aspirazione e scarico sono stati incrementati dello stesso valore percentuale di cui sono state incrementate le valvole d’aspirazione e scarico.

Successivamente è stata condotta la stessa procedura di ottimizzazione del motore (leggi d’alzata valvole aspirazione e scarico, lunghezza condotti aspirazione e permeabilità filtro aria) effettuata nelle precedenti analisi (par. 2.2 e 2.3). Sia le leggi d’alzata valvola, sia la riduzione delle perdite di carico del filtro coincidono con le precedenti analisi; i condotti d’aspirazione invece sono stati accorciati di 25 mm rispetto alla configurazione di partenza.

Sono stati ottenuti due modelli con diversi diametri valvola e condotti; nelle fig. 10 e 11 si riportano per brevità solo i risultati ottenuti con le valvole di diametro maggiore.

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Coppia L537 Camme asp./scar. std

Coppia 6800cc corsa corta, camme ottim., Dv +1,1mm, runner-25mm, filtro più perm. Potenza L537 Camme asp./scar. std

Potenza 6800cc corsa corta, camme ottim., Dv +1,1mm, runner-25mm, filtro più perm.

Dai risultati ottenuti si nota un incremento del riempimento agli alti regimi e un peggioramento ai bassi rispetto al motore L537 standard; tale effetto è dovuto alle fasature più

motori L537 standard 6800 cm3_{corsa corta ottimizzato.}

motori L537 standard e 6800 cm3_{corsa corta ottimizzato.}

50 60 70 80 90 100 110 120 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

VE %

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ampie e ai runner corti. Grazie però all’aumento della cilindrata, l’andamento della coppia migliora agli alti regimi e rimane circa invariato ai bassi e medi (coppia massima invariata rispetto a motore L537). La potenza massima è aumentata di 57 CV a 8000 giri/min (27 CV in più dell’equivalente motore a corsa lunga). È opportuno notare che tali vantaggi sono stati ottenuti mantenendo invariate le sollecitazioni meccaniche e la velocità media del pistone del motore L537.

2.5 Analisi incremento alesaggio e riduzione corsa (motore 6500 cm3 corsa corta).

L’ultimo modello analizzato è stato ottenuto incrementando di 2 mm l’alesaggio e riducendo di 4 mm la corsa del motore L537, in modo da lasciare invariata la cilindrata. In tal modo, a parità di velocità media del pistone è possibile incrementare il regime di rotazione del motore, ovvero a parità di regime di rotazione ridurre la velocità media del pistone e con essa le sollecitazioni meccaniche e le pressioni d’attrito. Infatti con il nuovo rapporto alesaggio/corsa (B/S=1,06), la velocità media del pistone a 8000 giri/min passa da 23,7 m/s a 22,7 m/s.

Come per la precedente analisi (par. 2.4), per il dimensionamento delle valvole d’aspirazione si fa riferimento ai valori dell’indice di Mach nella sezione di passaggio delle valvole. Facendo riferimento alla prima possibilità, vale a dire incremento della velocità di rotazione del motore, a parità di sollecitazioni, l’indice di Mach viene confrontato a parità di velocità media del pistone. Si ottiene quindi che i valori di tale indice corrispondono a quelli calcolati per il motore 6800 cm3 a corsa corta (stesso alesaggio e stessa velocità media del pistone). Anche le dimensioni delle valvole di scarico e dei condotti d’aspirazione e scarico coincidono con quelli della precedente analisi. Sono state ottenute due configurazioni di tale motore (come per la precedente analisi, par. 2.4) che si differenziano per i diametri valvola (e quindi dei condotti) adottati.

Anche per questa analisi è stata seguita la stessa procedura di ottimizzazione (leggi d’alzata valvole aspirazione e scarico, lunghezza condotti aspirazione e permeabilità filtro aria) delle analisi precedenti (par. 2.2÷2.4); sia le leggi d’alzata valvola sia la riduzione delle perdite di carico del filtro coincidono con le precedenti analisi, i condotti d’aspirazione invece sono stati accorciati di 35 mm rispetto alla configurazione di partenza.

I risultati ottenuti per il modello con i diametri valvola maggiori sono riportati nelle figure 12 e 13. L’andamento del coefficiente di riempimento presenta un miglioramento agli alti regimi e un peggioramento ai bassi, ciò comporta un incremento di potenza massima di 53 CV a 8250 giri/min (a parità di velocità media del pistone si sarebbe potuto arrivare a 8400 giri/min) e una riduzione di coppia massima di 36 Nm, paragonabile a quella ottenuta per il motore L537 ottimizzato. È da notare che una riduzione di coppia non pregiudica le prestazioni del veicolo, in

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quanto l’aumento di regime di rotazione del motore consente l’utilizzo di rapporti di trasmissione più corti. 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Coppia L537 camme asp./scar. std

Coppia 6500cc corsa corta, camme ottim., Dv +1,1mm, runner-35mm, filtro più perm. Potenza L537 camme asp./scar. std

Potenza 6500cc corsa corta, camme ottim., Dv +1,1mm, runner-35mm, filtro più perm.

3. Risultati ottenuti.

Per ogni analisi effettuata, le modifiche (leggi d’alzata, lunghezza condotti aspirazione, filtro aria diametro valvole) sono state apportate in maniera graduale per valutare gli effetti di ogni singolo parametro sulle prestazioni del motore. Per brevità saranno però riportati solo i risultati finali di ogni configurazione; per le configurazioni che presentano due diversi diametri valvola (e di condotti), saranno mostrati solo i grafici ottenuti con le valvole di diametro maggiore, dato che le variazioni di prestazioni sono minime e si notano solo agli alti regimi (a causa delle diverse perdite fluidodinamiche). Per ogni configurazione ottenuta sono stati ottimizzati i sistemi di geometria e di fasatura variabile (VIS e VVT) e vengono quindi mostrate le prestazioni stimate con entrambi i sistemi attivi.

Le curve del coefficiente di riempimento, di coppia e di potenza sono mostrate nelle figure 6÷8 per i motori:

- L537 standard;

- L537 camme ottimizzate, runner -35mm, filtro aria più permeabile;

- 6800 cm3 corsa lunga, camme ottimizzate, runner -10mm, filtro aria più permeabile; - 6800 cm3_{corsa corta, Dvalv,asp +1,1 mm, camme ottim., runner -25mm, filtro più perm.;} - 6500 cm3_{corsa corta, Dvalv,asp +1,1 mm, camme ottim., runner -35mm, filtro più perm.} Gli incrementi di coppia e di potenza ottenuti rispetto al motore L537 standard e le potenze specifiche delle varie configurazioni analizzate, sono riassunti nella tabella 1.

La potenza massima ottenuta dall’ottimizzazione del motore L537 è molto simile a quella del motore 6800 cm3 a corsa lunga. Cospicua è invece la riduzione di coppia massima, 35 Nm. Infatti, essendo l’andamento del coefficiente di riempimento simile tra i due motori per i bassi e

motori L537 standard 6500 cm3_{corsa corta ottimizzato.}

motori L537 standard e 6500 cm3_{corsa corta ottimizzato.}

50 60 70 80 90 100 110 120 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

VE %

L537 camme asp./scar. std

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medi regimi, la curva di coppia risente della differente cilindrata. La potenza massima è invece pressoché uguale in quanto la minore cilindrata del L537 è compensata da un miglior coefficiente di riempimento agli alti regimi.

I risultati ottenuti per entrambi i motori in cui è stato incrementato l’alesaggio mostrano anch’essi un incremento del riempimento agli alti regimi e un peggioramento ai bassi. La coppia invece aumenta agli alti regimi e rimane circa invariata ai bassi e medi regimi per il motore 6800 cm3 a corsa corta, mentre peggiora ai bassi per il motore 6500 cm3 (effetto dovuto alle fasature più ampie e ai condotti corti non compensato da un aumento della cilindrata). L’incremento di potenza massima ottenuto per il motore 6800 cm3 è di 52/57 CV, in base ai diametri valvola utilizzati, mentre per il motore 6500 cm3 l’incremento ottenuto è di 48/53 CV.

50 60 70 80 90 100 110 120 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

VE

%

L537 Camme ottim., Runner-35mm, Filtro più perm.

6800cc Corsa Lunga,Camme ottim., Runner-10mm, Filtro più perm.

6800cc Corsa Corta, Camme ottim., Dv +1,1mm, Runner-25mm, Filtro più perm. 6500cc Corsa Corta, Camme ottim., Dv +1,1mm, Runner-35mm, Filtro più perm.

Figura 6 − Andamento del coefficiente di riempimento.

350 400 450 500 550 600 650 700 750 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

C o ppia (N m) L537 Camme asp./scar. Std

6800cc Corsa Lunga,Camme ottim., Runner-10mm, Filtro più perm.

6800cc Corsa Corta, Camme ottim., Dv +1,1mm, Runner-25mm, Filtro più perm. 6500cc Corsa Corta, Camme ottim., Dv +1,1mm, Runner-35mm, Filtro più perm.

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100 200 300 400 500 600 700 800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Po

tenza (cv)

6800cc Corsa Lunga,Camme ottim., Runner-10mm, Filtro più perm. 6800cc Corsa Corta, Camme ottim., Dv +1,1mm, Runner-25mm, Filtro più perm. 6500cc Corsa Corta, Camme ottim., Dv +1,1mm, Runner-35mm, Filtro più perm.

Figura 8 − Andamento della potenza.

Tabella 1 – Prestazioni ottenute e potenze specifiche dalle varie configurazioni analizzate.

4. Conclusioni e possibili sviluppi futuri.

Il presente lavoro di tesi, basato sul codice di simulazione termofluidodinamica monodimensionale Gasdyn, ha avuto come obiettivo il miglioramento delle prestazioni dell’attuale motore L537 V12 6500 cm3 Lamborghini. Sono state analizzate tre configurazioni motore con diverso rapporto alesaggio/corsa al fine di valutare l’influenza di tale parametro sulle prestazioni. Inoltre è stato effettuato uno studio sul miglioramento del coefficiente di riempimento, con diverse leggi di alzata delle valvole di aspirazione e scarico, lunghezze dei condotti di aspirazione e permeabilità del filtro aria. Si è dimostrato che, agendo opportunamente sui parametri studiati, si possono ottenere sensibili incrementi di prestazioni rispetto alla configurazione di partenza.

In ottica di un aumento delle prestazioni si potrebbe pensare ad una riprogettazione del motore, ciò consentirebbe una maggiore libertà nell’ottimizzazione dei parametri fondamentali, in particolare potrebbero essere adottati dei valori maggiori del rapporto alesaggio/corsa.

Motore ∆ Coppia (regime) ∆ Potenza (regime) Alesaggio/ Corsa CV/litro L537 Camme Asp/Sca std (6250 rpm) - (7750 rpm) - 0,99 99,1 L537

Camme ottim., Runner -35mm, filtro più perm. (6500 rpm) -37 Nm (8250 rpm) +27 CV 0,99 103,3 6800 cm3_{corsa lunga}

Runner -10mm, Camme ottimizzate, filtro più perm. (6250 rpm) -2 Nm (7750 rpm) +30 CV 0,95 99,3

6800 cm3_{corsa corta D}

v,asp +0,8 mm,

Runner -25mm, Camme ottim., filtro più perm. (6500 rpm) -4 Nm (8000 rpm) +52 CV 1,01 102,4

v,asp: +1,1 mm,

Runner -25mm,Camme ottim.,filtro più perm.

-4 Nm (6500 rpm) +57 CV (8000 rpm) 1,01 103,2 6500 cm3_{corsa corta D} v,asp: +0,8 mm,

Runner -35mm, Camme ottim., filtro più perm. (6500 rpm) -29 Nm (8250 rpm) +48 CV 1,06 106,6

v,asp: +1,1 mm,